Plonger dans le monde des molécules
Une toute nouvelle technologie dans l'enseignement : les étudiants se placent dans une "réalité mixte" et apprennent un principe fondamental des protéines avec les lunettes HoloLens.
Ce qui, de l'extérieur, ressemble à un exercice de méditation futuriste fait en réalité partie du cours "Computer-Assisted Drug Design" de Gisbert Schneider, professeur dans le domaine du même nom. Bien que dans ce cas, la réalité ait deux composantes - car les lunettes que portent les étudiants transmettent ce que l'on appelle une réalité mixte.
Celui qui regarde à travers les HoloLens - c'est le nom des lunettes de Microsoft - ne voit pas seulement tout à fait normalement les meubles et les personnes qui se trouvent dans la pièce, mais aussi en même temps un hologramme dans la pièce. Dans ce cas, cet objet virtuel est une protéine que les étudiants peuvent contourner, explorer et même traverser.
Utilisation de HoloLens en stage
Les lunettes sont utilisées dans le cadre d'un stage bloc de deux semaines, au cours duquel les étudiants assistent à l'ensemble du cycle de développement d'un principe actif de médicament sous forme condensée. La première semaine est consacrée à la théorie : "Les étudiants apprennent entre autres à trier, par screening, dans un catalogue de millions de molécules, celles qui, en raison de leur forme et de leur fonction, peuvent interagir avec une protéine donnée", explique Schneider. A la fin de la première semaine, les étudiants sont répartis en petits groupes. Chaque groupe est désormais une entreprise virtuelle qui doit développer un inhibiteur pour une protéine.
Dans un premier temps, les étudiants font eux-mêmes un screening et doivent choisir une ou deux molécules parmi celles qu'ils trouvent. La deuxième semaine, ils se rendent au laboratoire. Ils synthétisent la molécule et testent son activité. A la fin de la semaine, ils doivent la vendre en tant qu'entreprise.
Comprendre la structure de la protéine
"Pour trouver une molécule appropriée, les étudiants doivent avoir une idée de la surface de la protéine, en particulier de ses creux, dans lesquels la molécule pourrait s'insérer", explique le codirecteur du cours Jan Hiss. Développer cette idée n'est pas une chose si simple. La surface d'une protéine est définie par la position des atomes qui la composent. Les atomes individuels ont un rayon de Van der Waals qui est spécifique à chaque atome. Ces rayons permettent d'obtenir un modèle sphérique de la protéine. "Si l'on déplace par exemple une molécule d'eau sur ce modèle sphérique de la protéine, une nouvelle surface appara?t. Sa forme dépend de l'endroit où la molécule d'eau arrive", explique Hiss pour expliquer le principe de la surface dite "solvent accessible". Pour pouvoir transmettre ce principe de manière claire, il utilise les HoloLens après avoir enseigné la théorie aux étudiants.
"Avec les HoloLens, les étudiants peuvent quasiment s'immerger dans la protéine comme une molécule d'eau", explique Hiss pour décrire l'expérience. Ils peuvent non seulement regarder la protéine, mais aussi créer eux-mêmes la surface "solvent accessible" en dépla?ant la molécule d'eau comme une sonde virtuelle sur la surface de la protéine. Les étudiants peuvent ainsi voir pourquoi ils ne peuvent pas atteindre certains endroits de la protéine.
Autres possibilités d'utilisation
Au départ de ce projet d'enseignement innovant, un appel à propositions pour l'utilisation d'HoloLenses dans l'enseignement a été lancé par le département administratif Développement et technologies pédagogiques (LET) de l'ETH Zurich. Gr?ce à un don d'Adrian Weiss, ancien élève de l'ETH, le LET a pu acquérir douze de ces lunettes, qui se vendent actuellement comme des petits pains non seulement dans l'industrie du divertissement, mais aussi partout dans l'économie.
Comme la technologie est encore toute neuve et que les applications sont encore en cours d'expérimentation, la société Afca a proposé de développer une première application pour l'Organisation académique. Le concept soumis par Hiss a convaincu le LET, et c'est donc sur la base de ses idées qu'Afca a développé l'application, baptisée Molegram.
Avec Molegram, l'Organisation académique de l'ETH a fait le premier pas dans le monde de la réalité mixte. D'autres suivront. Ainsi, dans le cadre d'un deuxième projet, des étudiants en géomatique ont eux-mêmes programmé des applications pour l'HoloLens. Et le LET a déjà lancé un nouvel appel à projets.